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        能源互聯網:匯聚中國奮進的磅礴動力
        2018-08-15 15:40:37來源: 人民網-人民日報海外版
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        能源互聯網:匯聚中國奮進的磅礴動力

        智能電網被認為是能源互聯網的基礎框架。近年來,中國大力推進以特高壓輸電為代表的智能電網建設,這為能源互聯網的構建提供了有利條件。來自網絡

        能源互聯網:匯聚中國奮進的磅礴動力

        圖為國家電網公司在河北打造的風光儲輸示范工程。該工程是目前世界上規模最大,集風電、光伏發電、儲能及智能輸電為一體的能源互聯網示范工程。來自網絡

        能源互聯網:匯聚中國奮進的磅礴動力

        提高包括風電在內的可再生能源比重,實現多元能源的有效互補和高效利用是能源互聯網的重要使命之一。圖為四川涼山地區的風電項目。來自網絡

        從6月13日至8月11日,本版陸續刊載了13篇重點報道,聚焦多種可再生能源和傳統化石能源在改革開放40年來的發展成就。今天,本版聚焦“能源互聯網”這個新興領域。這是一個從宏觀角度,將能源生產、能源輸送、能源智能管理和利用等整合起來的熱門話題,以此作為《改革開放40周年科技系列報道之能源篇》的收官之作。根據計劃,本版接下來將進行改革開放40周年科技系列報道之空間篇、海洋篇等報道,敬請期待。

        ——編者

        互聯網給社會帶來的深刻變革是有目共睹的,而社會的變革反過來對互聯網的演進也帶來革命性影響。如果說,過去20年是消費型互聯網大發展的時代,以消費為主線,互聯網迅速滲透百姓生活的各領域,極大地改變了人們的生活和消費習慣,那么今天則是生產型互聯網迎來日新月異變革的新時代,各類以生產活動為應用場景的互聯網應用正在以空前的廣度和深度滲透和改造著生產、交易、流通等各環節。

        消費型和生產型互聯網在本質上都是主體之間的連接和信息在彼此間的流動和共享,由此出發,能否讓網絡成為連接能源生產者和需求者的智能平臺,讓能源像信息一樣在互聯網上自由地流動呢?美國學者杰里米·里夫金對此給出的答案是肯定的,他在2011年的著作《第三次工業革命》中預言,以新能源技術和信息技術的深入結合為特征,一種新的能源利用體系即將出現,這就是他所謂“能源互聯網”。能源互聯網是“互聯網 能源”的結果,是傳統互聯網演進的重要方向之一。

        我們欣喜地看到,中國在改革開放40年中,不僅迎頭趕上了世界互聯網勃興的歷程,并為此作出了卓越貢獻,而且在能源互聯網這一新興領域和方向上立于時代潮頭,書寫下動人的中國故事。

        ①構建完整能源鏈 推動實現“能源四化”

        對于能源互聯網,里夫金的描述無疑是激動人心的。他在書中寫道,能源互聯網是強大而智能的系統,能夠把數億計的人在家里、辦公室里、工廠里生產出的“綠色”能源整合起來,與需要的人分享,在能源開采、配送和利用上,從傳統的集中式轉變為智能化的分散式,從而實現能源“去中心化”。由此,重塑人際交往、互動的方式,改變現有的商業運行、社會管理、教育等的模式。

        在中國科學院院士、清華大學能源互聯網研究院學術委員會主任周孝信看來,能源互聯網的提出和發展既是能源系統自身發展的趨勢,也是適應外部對能源系統迫切需求的結果。隨著傳統化石能源的逐漸枯竭和能源消費引起的環境問題,人類發展與傳統能源結構不可持續的矛盾日趨尖銳,在此背景下,人們自然而然地提出能否建設以深入融合可再生能源與互聯網信息技術為特征的能源互聯網。對能源互聯網的內涵,周孝信指出,雖然專家的認知不同,但基本都認同兩點:一是它高度融合互聯網與能源系統,二是它將提高可再生能源比重,實現多元能源的有效互補和高效利用。

        周孝信認為,能源網互聯網是以電力網絡為主體骨架,協同氣、熱等網絡,覆蓋包含能源生產、傳輸、消費、存儲、轉換各環節的完整能源鏈。能源互聯依賴于高度可靠、安全的主體網架,包括電網、管網、路網等;具備柔性、可擴展的能力;支持分布式能源(生產端、存儲端、消費端)的即插即用。他指出,能源網互聯網具體來說可以分為3個層級:既有“多能協同的能源網絡”,又有“信息能源系統”和創新模式的“能源運營系統”。前者是其支撐的物理基礎,實現不同類型能源的轉換、切換和不同承載方式的能源轉換、變換;后兩者則是其得以實現的技術手段和商業價值實現方式,達到信息流、電力流的有效結合,達到能源鏈參與各方在創新的商業模式中實現自身價值。

        周孝信指出,能源互聯網可以推動實現能源協同化、廣泛化、虛擬化和信息化。協同化是指通過多能協同、協同調度,實現電、熱、冷、氣、油、煤、交通等多能源鏈協同優勢互補,提升能源系統整體效率。廣泛化體現在能源生產從“集中式”到“分布式”到“分散式”達到廣泛存在,能源單元即插即用、對等互聯,能源設備和用能終端可以雙向通信和智能調控能源鏈所有參與方,實現資源共享與合作。虛擬化指借鑒互聯網領域虛擬化技術,通過軟件方式將能源系統基礎設施抽象成虛擬資源,盤活如分散存在各儲能存量資源,突破地域分布限制,有效整合各種形態和特性的能源基礎設施,提升能源資源利用率。信息化是指通過計算能力賦予能量信息屬性,使其變成像計算資源、帶寬資源和存儲資源等信息通信領域的資源一樣進行靈活的管理與調控,實現能源的個性化定制化。

        ②形成能源發展潮流 國際競爭日益激烈

        里夫金通過極富個性化的講述方式讓能源互聯網名聲鵲起,其關于能源互聯網是第三次工業革命的核心之一的判斷更是讓這一概念深入人心。周孝信表示,如果追溯該概念的起源,則可以發現,英國《經濟學人》雜志先于里夫金7年前就鮮明地提出建設“能源互聯網”。在實踐層面,歐盟、美國、日本等紛紛提出能源互聯網的構建計劃和項目。

        據周孝信介紹,歐盟于2011年啟動了未來智能能源互聯網項目,核心在于構建未來能源互聯網的信息通信技術平臺,支撐配電系統的智能化;通過分析智能能源場景,識別信息通信技術需求,開發參考架構并準備在歐洲范圍內進行試驗,最終形成歐洲智能能源基礎設施的未來能源互聯網信息通信技術平臺。

        2008年,美國啟動“未來可再生電能傳輸與管理系統”項目,其核心在于將電子技術和信息技術引入電力系統,效仿通訊網絡中路由器的概念,提出能源路由器的概念并實施初步開發,以希望在未來的配電網層面構建能源互聯網,實現分布對等的系統控制與交互。

        日本在2010年啟動了“智能能源共同體”計劃,開展能源和智能電網等領域的研究。1年后,“數字電網”計劃開始推廣,該計劃是基于互聯網的啟發,構建一種基于各種電網設備的IP來實現信息和能量傳遞的新型能源網,通過提供異步連接、協調局域網內部以及不同局域網系統的數字電網路由器,并將其與現有電網及互聯網相連,通過相當于互聯網地址的“IP 地址”識別發電設備和用電設備在內的裝置,由此進行統籌管理與能量調度。

        周孝信認為,歐、美、日的能源互聯網具體構建方式雖然有很大差異,但是都是將互聯網技術運用到能源系統,把傳統集中式的、單向的、生產者控制的能源系統,轉變成大量分布式輔以較少集中式的新能源與更多消費者互動的能源系統,提高可再生能源的比重,實現多元能源的有效互聯和高效利用。

        ③從概念向應用轉變 建設分兩個階段進行

        在中國,能源互聯網理念的形成并不比歐美日等晚。據周孝信介紹,早在20世紀80年代,中國電機工程學家、清華大學前校長高景德就提出了“現代電力系統是計算機、通信、控制與電力系統以及電力電子技術的深度融合”。這一見解無疑是極富遠見的,包含了今天能源互聯網的核心和精髓。

        2012年8月,國防科學技術大學主辦了首屆中國能源互聯網發展戰略論壇,這是里夫金掀起的“第三次工業革命”熱潮在華的回響。論壇不僅就能源互聯網進行了系統的研討,而且明確提出目標是加強中國能源互聯網建設頂層謀劃,推動中國能源互聯網創新發展。第二年9月,里夫金訪華并發表專題演講,催生了中國能源互聯網熱潮。

        2015年的全國兩會上,實施“互聯網 ”行動計劃寫入了政府工作報告,融合互聯網和能源的能源互聯網獲得新發展機遇。兩會后,國家能源局隨即召開了能源互聯網工作會議并開展“國家能源互聯網行動計劃戰略研究”。2016年2月,國家發展和改革委、國家能源局和工信部聯合發布了《關于推進“互聯網 ”智慧能源發展的指導意見》。這是關于中國能源互聯網的綱領性文件,提出了發展路線圖,明確了推進發展的指導思想、基本原則、重點任務和組織實施等。2016年3月,“十三五”規劃綱要明確提出“將推進能源與信息等領域新技術深度融合,統籌能源與通信、交通等基礎設施網絡建設,建設‘源網荷儲’協調發展、集成互補的能源互聯網”。2016 年4月,國家發展和改革委、能源局正式發布《能源技術革命創新行動計劃 (2016–2030年)》,為未來中國能源互聯網技術的發展制定了行動計劃。

        在實踐操作層面,根據規劃,2016年到2018年為能源互聯網試點示范階段。2016年12月和2017年6月,國家能源局分別公布了首批23個多能互補集成優化示范工程和首批55個能源互聯網示范項目。前者包括“終端一體化供能系統”和“風光水火儲多能互補系統”兩種;后者既有“城市能源互聯網”和“園區能源互聯網”等宏觀類的綜合示范項目,又有“基于電動汽車的能源互聯網”“基于行業融合的能源互聯網”等微觀類示范項目。目前,相關示范項目和示范工程都在緊鑼密鼓推進中,其中張家口張北風光儲輸儲多能互補集成優化示范工程已經實現世界上容量最大的虛擬同步機并網。

        可以預期,到今年末,試點示范階段收官之時,一批重大關鍵技術與核心裝備將被攻克,能源互聯網技術提升到新水平,為2019到2025年間能源互聯網推廣應用打下堅實基礎。我們相信,再經過下一階段的努力奮斗,中國能源互聯網產業體系將初步建成,有望形成較為完備的技術及標準體系并推動實現國際化,為世界能源可持續發展作出新的更大貢獻。

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